大跨度木结构蒙古包的设计与工程实践

在我国“双碳”目标的实现和新时代中国民族建筑复兴的背景下,木结构建筑市场再次兴起。在原民族建筑文化内涵的基础上对结构进行创新,以满足现代市场的需求已成为新的研究方向。本文针对希拉穆仁草原景区设计了一座大跨度蒙古包,在不改变建筑材料的基础上,采用木网壳结构体系对传统建筑结构进行创新与优化,其最大跨度为23.5 m,最大高度为11.5 m,且整体结构稳定。在此基础上,利用有限元软件进行建模,对可能出现的各种工况进行静力计算和屈曲分析,验证了该结构的可靠性。本研究对我国大跨度木结构的发展和传统木结构建筑的创新具有重要的借鉴意义。

基于midas Gen的单层球形网壳结构分析及应用研究

基于midas Gen软件模型,在不同应力比下对实体工程金属网壳模型进行分析,获得了工程实体金属网壳模型静力荷载下铸钢铰支座反力、罕遇地震时铸钢铰支座反力、静力荷载销轴反力、罕遇地震销轴反力分布情况。将设计模型得到的实体工程金属网壳荷载–位移曲线与有关设计模型网壳荷载–位移曲线进行对比,通过实体工程金属网壳模型设计实例,分析了不同应力下的杆件位移情况,从而证明了实体工程金属网壳模型设计的准确性及合理性。

钢网壳结构工程安装监测技术应用与应力分析

文章以南浔国际会展中心宴会厅钢网壳工程为例,阐述了钢网壳工程安装阶段结构健康监测的施工方案,并对监测应力数据进行分析。结果显示,根据项目实际情况进行科学布点监测,对于常规钢网壳施工具有良好的指导和预警效果;同时以底部-中部-顶部三区顺序分层设立支撑并安装的施工方案具有充分的安全性与可借鉴性。

大跨度双层柱面网壳干煤棚拆除施工技术

考虑到大跨度双层柱面网壳结构在拆除时容易产生结构稳定性问题,因此须重视拆除工艺的安全性和科学性。以某火力发电厂干煤棚拆除过程为例,在干煤棚网架拆除前,通过建立分析模型,采用有限元软件模拟网架拆除过程,获取网架各阶段应力和位移数据。当越来越多的网架单元被拆除,网架纵向刚度越来越弱,应力比和位移呈现增加趋势,最后一个网架单元在拆除前处于不安全状态,结构自身安全问题凸显出来。依据计算结果,对具有失稳风险的拆除单元提前采取了临时加固措施。监测结果表明,整个拆除过程安全可控,拆除工程顺利完成。同时结合杆件应力和网架最大位移点分布分析指出,网架拆除过程中采用吊机将后续拆除区块进行了吊挂,网架结构控制性应力比和位移与拆除区域非强相关。

悬吊斗屏对单层球面网壳结构静力稳定性的影响分析

随着体育事业和商业演出行业的发展,斗屏在大跨度体育场馆中的应用逐渐增多。斗屏悬吊在屋盖中央,重量一般在数吨到数十吨不等,其在大跨度屋盖上形成较大的集中质量,对屋盖结构稳定性的影响不宜忽略。单层球面网壳是体育场馆的一种屋盖结构,静力稳定性是其关键设计内容之一,而当前,悬吊斗屏对单层球面网壳静力稳定性的影响研究较少。因此,通过使用自编SXWG软件进行几何参数化建模,使用ABAQUS软件建立有限元模型,探讨有/无斗屏、不同斗屏重量、不同矢跨比、不同吊点布置等因素对单层球面网壳静力稳定性的影响,为悬吊斗屏的体育馆单层网壳结构设计提供参考。

基于结点作用力和拉普拉斯平滑的单层球面网格处理方法

通过基于结点间作用力的方法和拉普拉斯平滑方法对传统凯威特型单层球面网壳进行了网格优化,得到两种新型的网格形式.首先介绍了两种算法的计算原理及计算过程:基于结点间作用力的方法将杆件假设为弹簧,将结点向不平衡力的方向移动,从而得到一种杆件长度更加均匀的网格(SF网格);采用拉普拉斯平滑方法也可得到一种更加流畅的网格(LS网格).然后,对凯威特网格、SF网格、LS网格进行了对比:在几何指标方面,对比了三种网格的杆件平均长度、杆件长度变化率和网格三角形形状系数;在力学性能方面,对比了三种网格在不同荷载模式下的弹性应变能和非线性稳定承载力.数值分析结果表明,SF网格比LS网格具有更好的几何指标;在大部分情况下,SF网格与LS网格具有更低的应变能;三种网格的稳定极限承载力较为接近.最后,从整体上看,SF网格具有最佳的整体力学性能;LS网格具有更好的网格流畅性;SF网格和LS网格的力学性能和网格流畅性均优于传统凯威特型单层球面网壳.

梅溪湖国际文化艺术中心大剧场结构设计

长沙梅溪湖国际文化艺术中心大剧场结构主要由内部主体框架-剪力墙结构和非解析连续异形曲面造型外帷幕钢结构组成。外帷幕钢结构以曲面脊线等特征线为协调或支承边界,采用基本随形单层钢网格壳体结构,通过外围随形斜折柱钢框架、前厅蜂窝网格壳体结构及内部伞撑支承于主体混凝土结构。针对结构空间受力的主要特点,采用SAP2000软件重点分析外帷幕钢结构对主体结构的附加倾覆效应;针对倾斜蜂窝网格壳体与大跨连廊构成的组合转换承载体系,对其受力特点、人行激励下的舒适度及抗连续倒塌等进行专项分析。结果表明,倾斜钢框架和蜂窝网格壳体结构在重力荷载下对主体结构的附加倾覆效应显著,设计中需要关注主体水平构件轴向力的叠加效应,需要对部分楼盖采取加厚楼板、提高配筋率、设置钢板、施加无粘结预应力等加强措施。

清水混凝土联方网壳雨棚模板体系的研究与应用

郑州南站采用联方网壳清水混凝土雨棚,属大跨复杂结构,需要高质量地一次浇筑结构成形,技术难度大。为此,施工前制作5种试验方案样板用于比选。方案考虑钢模板、木模板、玻璃钢模板和铝模板4种模板支撑体系,以及梁板分次或一次的浇筑方式。综合评价模板体系精度控制、拼缝处理、表面观感和施工可操作性等要求后发现,采用木模板且梁板一次浇筑的方案具有适用性好、精度易控、质量稳定、便于施工的特点,确定为最优方案。

高空大跨度钢网壳屋盖卸载施工技术

北京石景山大悦城项目钢屋盖为高空大跨度钢网壳结构,高空大跨度钢网壳屋盖结构的卸载是施工过程中难度较大的一项关键工序内容,经研究分析,采用火焰切割分区、分级卸载的方法。通过采用有限元计算软件MIDAS仿真分析了高空大跨度钢网壳屋盖卸载施工,认真分析了钢网壳屋盖临时支撑体系及过程监测数据,进行建模卸载模拟分析、模拟卸载,合理确定卸载点,根据卸载仿真分析确定总卸载值、卸载分步数量及每步卸载值,使整个钢网壳屋盖的受力状态过度平稳,实际变形量与模拟结果变化较小,符合设计与规范要求,确保施工过程整体结构安全稳定。

四等分棱柱面网壳地震响应分析

为研究四等分棱柱面网壳的抗震性能,采用有限元法分析空腹、实腹两种棱柱面网壳在地震作用下的位移和内力响应,分别统计并标注敏感构件位置;分析跨度、矢跨比、屋面荷载等参数对结构内力系数的影响并提出不同构件的内力系数设计值。分析结果表明,这类结构以竖向振动为主,不同地震作用下,两种网壳变形和内力系数分布规律相似,敏感构件多分布于地震波先输入的一侧,空腹网壳的结构形式更有利于抗震;参数取值过大均对抗震不利,两种网壳的内力系数设计值可作为实际工程设计的参考。

TRIZ理论在原料场改造工程中的应用

由于近年河钢集团邯钢公司产能快速增长,原料储运环节粉尘污染严重,原有第一原料场不仅储备能力已不能充分满足烧结和高炉工序对原燃料的需求,也无法满足环保要求。通过运用TRIZ理论,分析了第一原料场在贮存、供料能力方面存在的不足和料场原燃料自然损耗及环境污染问题,并转换为TRIZ标准问题,利用TRIZ理论的第5、7、17等发明原理对应现有问题进行改进,对原料场进行增容改造和环保封闭治理。改造后第一原料场采用大跨度网壳封闭技术,实现了100%环保封闭,同时占地面积减小了20%,最大储料量由40万t提高到80万t,储料量提高了100%,达到了预期目标。邯钢第一原料场改造工程为TRIZ理论的具体应用提供了案例参考。

基于SAP2000天幕钢网壳张拉计算分析

文中对某天幕钢网壳采用SAP2000进行空间结构张拉计算模拟分析,通过控制拉索张拉力,可将变形控制在滑靴构造的可调整25 mm范围内,这表明滑移轨道满足滑移的变形要求,网壳构件应力比满足规范要求,各工况状态下,网壳最大变形满足规范挠度要求。

清水混凝土联方网壳雨棚模板体系的研究与应用

结合铁路郑州南站工程,对联方网壳清水混凝土雨棚的施工技术进行了研究。施工前,制作了5种试验方案样板用于比选,方案中包括了常见的钢模板、木模板、玻璃钢模板和铝模板4种模板支撑体系,以及梁板分次或一次的浇筑方式。综合评价模板体系精度控制、拼缝处理、表面观感、和施工可操作性等要求后发现,采用木模板且梁板一次浇筑的方案具有适用性好、精度易控、质量稳定、便于施工的特点,综合最优。总结的经验可为类似工程提供参考。

三角形板式节点式钢网壳在大型储罐上的应用

随着网壳在大型储罐中的应用越来越广泛,针对传统三角形板式钢网壳基础零件存在失稳,导致钢网壳整体结构稳定性较差问题,展开三角形板式节点式钢网壳在大型储罐上的应用研究。计算网壳顶静力,为节点式钢网壳数值设计与施工提供基础。使用Xsteel模型构建零件参数化模型,预制节点式钢网壳构件。设定三角形板式节点钢网壳安装工序,实现三角形板式节点式钢网壳在大型储罐的设计安装,构建实验环节,实验结果表明:三角形板式节点式钢网壳可有效提升节点稳定性,进一步降低网壳刚度形变量与网壳可承受最大应力,保证拱顶式储罐在运行过程中的安全性。

重庆袁家岗体育场网壳罩棚结构设计

重庆袁家岗体育场为重庆市重点工程,建筑造型新颖、美观,下部看台为钢筋混凝土结构,屋盖为网壳钢结构,建成后为目前亚洲最大跨度的钢网壳结构。网壳外形呈西瓜皮状,钢材为Q345B圆钢管,节点以焊接空心球为主,少量采用铸钢空心球及相贯节点。铸钢件采用德国DIN1782标准中的GS20Mn5制作。通过风洞试验确定屋盖风载体型系数及风振系数。

软岩巷道中网壳锚喷结构受力监测分析

软岩巷道支护是煤炭开采中的一大难题,古汉山矿西大巷围岩工程地质条件差,巷道变形破坏严重,支护难度大,采用了网壳锚喷支护方式。通过实测在地应力及构造应力作用下,网壳锚喷支护支架主弦杆、内骨筋的应力分布情况及支架与围岩的接触应力,分析了支架应力分布及其变化规律。结果表明,网壳支架在偏载和高构造应力情况下均能保持良好的工作状态,能够很好地控制复杂地质条件下巷道围岩的变形和破坏。

广州大学城中心区体育场钢顶盖结构施工图设计

广州大学城中心区体育场东西看台钢顶盖分别采用悬索与网壳结构。东看台顶盖是悬索结构,在设计及施工阶段均进行了仔细的几何非线性内力分析,使得施工得以顺利完成;并采用重混凝土灌注箱梁解决了工程悬索下倾角小、屋盖重量较轻的问题。西看台顶盖网壳结构是较为扁平的壳体,受力较为特别,受温度影响较大,通过设置液体粘滞阻尼器及专门设计的可滑移抗拉球铰钢支座,使结构的温度约束内力大为减小;且存在多管相贯和小角度相贯的圆管节点,通过运用高韧性可焊接铸钢节点,使问题得以解决。

基于CAE技术的网孔音响壳注射模设计

针对网孔音响壳成型中产生熔接痕的问题,利用Moldflow软件进行CAE分析,预测塑件产生熔接痕的位置;模具结构采用深入式浇口套的浇注方式,多点进浇以及快速排气装置排除型腔中的空气,并利用机械臂自动取件。结果表明:借助CAE进行模流分析的模具设计,塑件成型质量良好,生产效率高。

三维实体模型到有限元板壳模型的自动转换

针对板壳结构有限元分析的需要,将商用CAD软件生成的板壳结构的三维实体模型用STL文件格式输出。对其进行拓扑关系重构并进行表面网格再划分,在此基础上对单元及面进行分类,从而确定并选取有效三角形面片,并计算面片对应的厚度值及其中面位置。将这些三角形面片移动到中面位置,形成适合有限元分析的板壳中面模型。将这种板壳模型自动转换方案应用到几个实际薄壁构件的实体模型上,成功地抽取了这些板壳的中面模型。结果表明,该方法可大幅度降低生成板壳有限元模型的工作量,提高计算效率。

轴外压作用下复合材料网格加筋柱壳蒙皮铺层和筋条角度优化分析

采用Nelder-Mead单纯形优化方法,以均匀分布或二项分布随机数作为初始寻优点,对复合材料网格加筋柱壳在轴、外压载荷作用下的蒙皮铺层方向和筋条角度进行了优化分析。通过比较筋条优化、蒙皮优化和筋条、蒙皮同时优化的变化,发现筋条角度是结构承载能力的主要影响因素,优化的筋条角度可提高临界载荷20%～50%,均衡对称蒙皮铺层加筋壳接近于最优结构。优化设计可在均衡对称蒙皮铺层的基础上只对筋条角度进行分析,与最优结构的差别在5%以内。轴压优化筋条角度在30°左右,外压优化筋条角度在65°左右。